【手続補正書】
【提出日】平成18年8月19日(2006.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の水位の水源が在る水力発電において、水位差の範囲を超える大きさの発電用タンクを配置し、発電用タンクの高水位水源の水中に給水弁を配置し、発電用タンクの低水位水源の水中に排水弁を配置し、発電用タンクの上部給排気口に発電用エアータービンを取付ける。前記装置で、給水時は排水弁を閉じて給水弁を開けて、排水時は給水弁を閉じて排水弁を開けます。この給水あるいは排水時の発電用タンク内の気圧変化で発電用エアータービンを回転させる水力発電装置。  ただし、発電用タンクの大きさの定義については、本項上記の「水位差の範囲」を超えない発電用タンクの設定の場合も含み、さらに発電用エアータービンの位置についても発電用タンクの上部に限定しないものです。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。  本発明において、自然環境の池や川や湖や海や、定義を限定しない水槽を「水源」と表現します。適用が可能な場合、「水」と「海水」は同じ意味とし、「水位」と「潮位」は同じ意味とします。また、「エアータービン」は気体の圧力を回転力にする装置を意味していて、タービンに限定しないものです。
【請求項２】
請求項１の発電用タンク２基の給排気路を連結させた間に発電用エアータービンを配置し、その２基の発電用タンクの給水と排水が逆になる様に給排水を制御して発電用エアータービンの回転力を向上させる水力発電装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。
【請求項３】
請求項１の発電用タンクと同原理にて河川に応用した場合、河川からの水流を塞き止めたり、河川に水流を開放したりする事で、人口的に水位を変化させる環境に、本請求項の発電用タンクの下部を水中で開放した形態で配置する事により、水位変化による発電用タンク内の気圧変化で発電用エアータービンを回転させる水力発電装置。ただし、本請求項は河川に限定するものではなくて、同様の効果を得られる人口的な水位変化環境での設定を含みます。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。
【請求項４】
請求項１の発電用タンクの原理を用いて、発電用エアータービンの代わりに給排気弁を配置します。条件１として、タンクの減水時に排水弁を閉じて給水弁を開くと給排気弁は加圧状態になります。条件２として、タンクの増水時に給水弁を閉じて排水弁を開くと給排気弁は減圧状態になります。この２種類の条件のタンクの給排気弁の開閉により被圧力駆動体を圧力制御する装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。  本請求項の装置は圧力発生装置として発電用に限定しないものとします。
【請求項５】
請求項４のタンク２基の間の水中を配管して、そのタンク間水路に弁を配置します。１基のタンクを増水状態、もう１基のタンクを減水状態に設定し、この状態でタンクの給水弁及び排水弁を全て閉じます。この状態の２基のタンクの給排気弁やタンク間水路弁を開閉する事でタンク内の気圧を変化させ、被圧力駆動体の圧力制御あるいは発電を行う装置。また、本請求項上記の水中の配管された２基のタンクの組み合わせを多段に連結させて圧力を増大させ、前記と同様にタンクの給排気弁やタンク間水路弁を開閉する事でタンク内の気圧を変化させ、被圧力駆動体の圧力制御あるいは発電を行う装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。  本請求項の装置は圧力発生装置として発電用に限定しないものとします。
【請求項６】
請求項４、請求項５の被圧力駆動体が水中の場合の駆動用圧力の配管において、被圧力駆動体を圧力制御する事により駆動用圧力の配管内の水面が上下し、被圧力駆動体に送る圧力が低下する事を防ぐ為に、駆動用圧力の配管内の水面位置近辺の配管内体積を増やす事により、配管内水面の上下移動量を低減させて、被圧力駆動体に送る圧力の低下を減らす装置。
【請求項７】
請求項４、請求項５、請求項６の水中の被圧力駆動体の形態と圧力の関係で駆動制御を行う手法において、駆動体の位置検出として、駆動体の検出位置以外では駆動体が圧力検出用の配管の圧力通路を塞ぐ形状であり、検出位置に移動した時は駆動体が圧力検出用の配管の圧力通路を開放する形状であり、配管の被開閉口位置の水圧と配管内部圧力に差がある設定をする事により、配管の被開閉口が外部の圧力と繋がった時の圧力変化を検出する位置検出装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項８】
請求項７の圧力検出用の配管を駆動用とした場合の駆動体の停止装置として、ピストンシリンダー構造の駆動体の動作規定範囲では駆動圧力の供給口が開放され、且つピストンの動作方向に圧力が掛かっていて、動作規定範囲外では駆動圧力の供給口を駆動体によって塞ぐ事で圧力方向を動作しない角度に変える事により、駆動体を規定位置で停止させる圧力駆動停止装置。もしくはピストンシリンダー構造の圧力が動作規定範囲外でシリンダー外部に漏れる形状を駆動体及び駆動体隣接部に構成し、駆動体を任意の位置で停止させる装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項９】
水中の被圧力駆動体の停止及び衝突衝撃吸収として、駆動体の停止ならびに衝突衝撃を和らげたい所に対し、衝突直前位置で圧力の逃げ道が無くなるダンパー形状を駆動体及び駆動体隣接部に構成し、衝突直前に衝突力が吸収されて停止する様にした駆動停止及び衝突衝撃吸収装置。さらに、このダンパー部の圧力の変化を検出して位置検出及び動作検出をする装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項１０】
圧力差環境の弁の開閉において、弁の流路開閉部を多方向の圧力入出路にして、その圧力入出路の圧力の大きさと方向により、流路開閉部に掛かる圧力ベクトルを打ち消す様にバランスさせる事により、開閉時の摩擦を減す圧力差潤滑開閉弁。また、弁の摩擦力が発生している部分に対し、接触部の隙間を加圧して、摩擦を減した圧力差潤滑開閉弁。本発明の流路開閉部とは弁の流路を塞き止める部分を意味します。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項１１】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５の低水位水源と高水位水源の確保の為の流路開閉装置において、回転開閉弁の回転軸に近い所に弁の重心が来る様に、流路開閉部の軸対象側に重量調整部を配置する。この事により弁の自重による回転の弊害を取除き、少ない水圧差で流路開閉部を動かして開閉する微量圧力差自然開閉弁。  本請求項の補足範囲として、本請求項上記の回転開閉弁の重量調整部を使ってピストンシリンダー構造を構成し、圧力による開閉駆動を可能にした流路開閉装置。また、この圧力駆動をやめて自然開閉弁に設定する為に、シリンダー内の圧力を開放にする機能を持たせた流路開閉装置。更に弁動作検出機能として、ピストンシリンダー構造の動作で発生する圧力を検出する事で弁の動作を検地する弁動作検出装置。また、本項上記の機能が共存する事を含めた流路開閉装置。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項１２】
請求項１１の水中装置を限定し、本請求項上記の回転弁の重量調整部を省略する代用として、弁形成材料の比重を弁環境の水の比重に近づける事で、弁の自重による回転の弊害を減らし潤滑回転させ、少ない水圧差で自然開閉出来る流路開閉装置。  本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。  本発明における自然開閉とは弁が水位環境変化で動かされ、一方向の水位差に開弁し、逆方向の水位差に閉弁する事を意味します。また適用が可能な場合において、水門と弁は同じ意味とします。  本請求項の装置は本発明内に在る可能な機能の組合せを含みます。また、本請求項上記装置は本発明の発電以外の用途を含みます。
【請求項１３】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項１０、請求項１１、請求項１２の水源の利用法において、環境の変化に合わせて段階的に水位差の違う水源を確保し、タンクの給排水先の水源をタンク内の水位に応じて切り替えて水源を節約する装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】タンク給排水式水力発電
【技術分野】
【０００１】  本発明は給排水するタンクとエアータービンを使用する水力発電であり、低水位差の潮位差も利用する事の出来る、水力発電に関するものであります。
【背景技術】
【０００２】  従来の水力発電は高水位差の高圧力の水力でタービンを回転させるもので流体摩擦が大きく、低水位差では高速タービン回転が出来ない為、低水位差で発電効率を上げる事が出来なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  発電用タンクとエアータービンを使う事により水力発電の効率を上げる。【０００４】  発電用タンクを２基連動させて発電効率を上げる。【０００５】  発電用タンクを河川などに設置して、エネルギー源の拡張を計る。さらに、水害予防に対応する。【０００６】  発電に関連した水中装置の動力を本発明の発電用タンクの原理の圧力を利用して動作させる。【０００７】  前項の圧力源のタンクを多段に連結させて高い圧力を作りだす。【０００８】  発電に関連した水中駆動装置へ圧力を送る圧力伝送管の圧力低下を低減させる。【０００９】  発電に関連した水中装置駆動体の位置を検出する。【００１０】  発電に関連した水中装置駆動体を停止する。【００１１】  発電に関連した水中装置駆動体の動作検出をする。【００１２】  発電に関連した水中弁を潤滑駆動させる。【００１３】  より水位差の大きい水源の確保を容易にする為に、少ない水位差で自然開閉する水門を構成する。この水門に圧力駆動や動作検知機能を付加する。水害予防の対応や海水中資源の回収に応用する。【００１４】  水中弁の材料の比重調整で回転弁を潤滑駆動させる。【００１５】  環境の状況で、より水位差の高い水源が得にくい場合に、段階的な水源を構成し、水源を使い分けて高水位差水源の節約を行う。
【課題を解決する為の手段】
【００１６】  図１に示す、二つの水位差の水源が在るところに、発電用タンク（１）の上部は高水位水源（５）の水面近辺の高さで、発電用タンク（１）の下部は低水位水源（６）の水面より低くなる様に設置します。高水位水源（５）側の水中に給水弁（３）を設置し、低水位水源（６）側の水中に排水弁（４）を設置します。そして発電用タンク（１）の上部の高水位水源（５）の水面より高い位置に発電用エアータービン（２）を配置します。この装置で、発電用タンク（１）内の水位が減水の時に排水弁（４）を閉じ給水弁（３）を開くと給水が始まり、発電用タンク（１）内の気圧が上昇し発電用エアータービン（２）が排気になり回転します。そして図２に示す様に、発電用タンク（１）内の水位が増水の時に給水弁（３）を閉じ排水弁（４）を開くと排水が始まり、発電用タンク（１）内の気圧が下がり発電用エアータービン（２）が吸気になり回転します。そして、発電用エアータービン（２）の回転力で発電機を回転させます。本発明は発電用タンク（１）のタンク内水位（７）の上下工程を繰り返して発電する装置であります。仮に発電用エアータービン（２）の代わりに水車を使う様な構造に設定すると、流体摩擦が大きくなり発電効率を下げる事になります。また、一定量の位置エネルギーを持つ水量を使い切る発電を想定すれば、従来の水力発電装置では、本発明の発電装置の排水時の発電のみを行っている事になりますが、本発明の発電装置では、発電用タンク（１）の給水時にも排水時と同等の発電を行っている事になります。また本項の説明において、上記装置の設定位置は適性位置で説明してありますが、発電用タンク（１）の上部が高水位水源（５）より低い位置、あるいは高い位置であっても発電は可能であり、発電用エアータービン（２）の位置を想定外に配置しても発電は実現出来ます。給排水弁も水中であれば配管などにより想定外の位置でも発電が可能です。また、高水位水源（５）と低水位水源（６）の容量については発電用タンク（１）より非常に大きい事を想定しています。  本項発明の補足例１として図３に示す様に、給水弁（３）が閉じて排水弁（４）が開いた満水で減圧状態の発電用タンク（８）と、排水弁（４）が閉じて給水弁（３）が開いた減水で加圧状態の発電用タンク（９）の両方のタンクの給排気口（１２）の間に発電用エアータービン（２）を配管すると、それぞれのタンクの圧力が加算されて２倍の圧力で発電用エアータービン（２）を回転させる事が出来る様になります。仮に水位差が２ｍでの発電を想定すると４ｍの発電に相当する事になります。すなわち、より高速高圧で高効率の発電が出来る様になります。そして給排水の終了後に、それぞれのタンクの給排水を切り替えると、発電用タンクの加圧と減圧が入れ替わり連続的に同様な発電をする事が出来ます。  本項発明の補足例として、図４、図５に示す様に河川等に設置の場合、河川取込槽排水用水門（１９）と上流河川取込用水門（１４）の開閉により水位が変化する位置に河川発電用タンク（２０）を配置します。給排水時には、河川発電用タンク（２０）内の水位が変化して、本項の発電用タンク（１）と同様な原理で発電が可能になります。当然の事ですが、河川取込槽（１６）と発電用タンク（１）を置き換えても発電する事も出来ます。この装置は水害が予想される時に、事前に河川取込槽（１６）をすべて排水し、河川の水位がピークに達した時に河川の水量を取り込む事で災害を防止する装置として使う事が出来ます。  エアータービンは水車より流体摩擦が少ないので、本発明の発電効率は有利になります。さらに発電機は高速回転で発電効率が良いのですが、本発明は発電タンクの給排水量とエアータービンの容量設定で高速回転が容易に可能になります。また、本発明と同様の事を水車で代用した場合は非常に大きな流量の水車が必要になり、大きなメンテナンス費用が発生します。また、発電機は高速回転で発電効率が良い為に、低速回転の水車を高変速比にする為のギア損失も大きくなります。  本発明の低水位差発電は位置エネルギーの「高さ」が少なくても、扱う水の量を増やす事で、より大きな電力を得られる事にあります。すなわち、「位置エネルギー＝Ｅ」の方程式  Ｅ＝ｍｇｈ  の「ｇ＝重力加速度」は定量で、「ｈ＝高さ」は小さくても、水の「質量＝ｍ」を可能な限り大きく出来る条件が一般環境に多く存在する為に、容易に発電エネルギーを大きくする事が出来ます。また、給排水弁の開閉動作によるエネルギー消費の損失量は、１回分の開閉の水の「質量＝ｍ」が大きくなると、給排水弁の開閉によるエネルギー消費の損失率は小さくなります。  本発明に使用する図面上の発電用エアータービン（２）は説明の便宜上の理由で羽が回転するタイプになっていますが、このタイプのタービンは圧力差を回転力に変えているわけではなくて、流れの勢いを回転力にしている為に低圧力差の発電では不利になります。低圧力差の発電では、エンジンの様な圧力を回転力にするタイプが有利になります。  本発明は、上部を建物などにする事が出来て、施設等と併用が出来る為に、海岸施設や海上の飛行場などが発電装置になる事も可能になります。
【００１７】  発電用タンク（１）は駆動用圧力源としての利用方法があり、発電用タンク（１）の原理を圧力制御に応用します。図６に示す様に、制御用加圧タンク（２７）の上部は発電用エアータービン（２）から給排気弁（２５）に変更になります。制御用加圧タンク（２７）内を排水して給排気弁（２５）と排水弁（４）を閉じて、高水位水源（５）側の給水弁（３）を開くと制御用加圧タンク（２７）内のタンク内低水位（１０）が上昇しようとするので給排気弁（２５）は加圧されます。この制御用加圧タンク（２７）の加圧状態を保持して、必要に応じて圧力駆動装置の加圧供給源として用います。同様に図７に示す様に、制御用減圧タンク（２８）内を給水して給排気弁（２５）と給水弁（３）を閉じて、低水位水源（６）側の排水弁（４）を開くと制御用減圧タンク（２８）のタンク内高水位（１１）が下降しようとするので、給排気弁（２５）は減圧されます。この減圧状態を保持して、必要に応じて圧力駆動装置の減圧供給源として用います。  図６に示す様に、これらの圧力供給源を用い水中の装置を駆動させるには、制御用加圧タンク（２７）から圧力管（２２）をシリンダー部（２３）まで配管します。この圧力管（２２）を給排気弁（２５）の開放で加圧すると、ピストンシリンダー構造のシリンダー部（２３）内の圧力が上がり、ピストン構造駆動部（２４）を動かす事が出来ます。図７に示す様に、制御用減圧タンク（２８）から圧力管（２２）をシリンダー部（２３）まで配管します。この圧力管（２２）を給排気弁（２５）の開放で減圧すると、水中のシリンダー部（２３）内の圧力が下がり、ピストン構造駆動部（２４）を動かす事が出来ます。  本項発明の補足例として図８に示す様に、増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３０）の水中を配管し、その水路にタンク間水路弁（３２）を設けます。このタンク２基一組の給気と排気の組合せで給排気口（１２）を配管します。その時の増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３０）のそれぞれの給水弁（３）と排水弁（４）と給排気弁（２５）とタンク間水路弁（３２）は閉じた状態にしてあります。そして、タンク間水路弁（３２）と全てのタンクの給排気弁（２５）を開けると、図面右の増圧用減水タンク（３０）の排気口からは２×ｈの位置エネルギーの圧力が取り出せます。この時の給水弁（３）と排水弁（４）は閉じています。図３の発電用タンクの場合は２連結が限度になりますが、この装置の利点は増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３０）を２基一組で多段に連結させると、連結させた組み合わせ数に比例して高い圧力を生成する事が出来ます。これは増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３０）のタンクの水中を繋げて給排水弁を閉じた為に、大気圧との縁を切り水中の繋がったタンク内の水位差の位置エネルギーでのみで増圧する為に、この様な連結を増やす事が可能になります。すなわち、タンク２基一組を連結した場合、取り出す位置エネルギーの高さＨは、組合せのタンク間の水位差をｈ、増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３０）を１組とする組合せ数をｎとするとＨ＝ｎｈとなります。この手法は増圧用満水タンク（２９）と増圧用減水タンク（３���）のタンク半分の位置で水面が止まる為に、制御用として使えますが、発電を行うには連続性がなく不向きな一面もあります。図８に関する上記内容は加圧装置ですが、増圧用満水タンク（２９）の給排気弁（２５）は減圧源になります。  本項上記のタンク２基一組を連結した装置を発電に利用する場合の発電例として、タンク２基一組を多段に連結し、置エネルギーの高さＨが高く高圧力の時にのみ発電して、そのタンクの位置エネルギー復旧動作中は別に用意したタンク２基一組を多段に連結した装置と切替える事により、高圧で連続した発電をする事が出来ます。
【００１８】  図６、図７、図９、図１０、図１１、図１２、図１３の水中での圧力制御において、仮に圧力管（２２）内が水ト部で大気と繋がると、圧力管（２２）内の水面は水源の水面と同じ高さになります。圧力駆動の為に圧力管（２２）を加圧もしくは減圧すると、ピストン構造駆動部（２４）の移動した水量だけ圧力管（２２）内の水面が上下し、発生した水位差は加減圧時の損失圧になります。その対策として、水源の水面位置に水面維持タンク（２６）を設けます。水面維持タンク（２６）により圧力管（２２）内の水面付近の体積が増加する事で、駆動制御時の水面の上下量を減少させて圧力の低下を減少させます。  ただし、駆動制御でシリンダー部（２３）内の水の漏れなどの大きな水量変化があった場合は水面維持タンク（２６）の水面の位置とピストン構造駆動部（２４）の位置にズレが生じて来きて圧力駆動に障害が発生するので、水面維持タンク（２６）内の水面位置を調整する機能が必要な場合もあります。
【００１９】  本発明で説明する形状機能とは、圧力によって動かされる駆動体や、駆動体に近接する物体の形状によって、位置検出、必要な区間の制動、衝突保護の機能が生み出される事を意味します。下記に圧力駆動スライド弁（３５）の動作制御の形状機能として４種類の手法を示します。  第一としての圧力駆動スライド弁（３５）の移動位置を検出する形状機能において、図９、図１０の様に、駆動区間の未検出位置では圧力駆動スライド弁（３５）が圧力検出口（３６）を塞ぐ構造にして、検出位置では圧力検出口（３６）から圧力を開放する圧力検出穴（３４）を圧力駆動スライド弁（３５）に配置します。図９において、圧力検出口（３６）の水深位置の圧力と、圧力差をあらかじめ圧力検出管（３８）に設定しておきます。そうすると圧力検出口（３６）と圧力検出穴（３４）が重なった時の圧力差が圧力検出管（３８）に伝わり、センサーで圧力の変化を検知出来ます。  第二としての圧力駆動スライド弁（３５）の移動を止める形状機能において、図１１の様に、駆動用の圧力の通路である圧力入出口（３７）を圧力駆動スライド弁（３５）によって塞ぐ構造です。この事により、圧力の掛かる方向が圧力駆動スライド弁（３５）の動作方向から９０度ずれる為に圧力駆動スライド弁（３５）の動きが止まる事になります。  第三としての圧力駆動スライド弁（３５）の移動を止める形状機能において、図１２の様に圧力によりシリンダー部（２３）の内部の圧力を上げると圧力駆動スライド弁（３５）が押されて進みますが、圧力駆動スライド弁（３５）が駆動範囲外に達すると、シリンダー静止用の圧力バイパス路１（３９）により圧力が外に抜けるので圧力駆動スライド弁（３５）が静止します。この機能を減圧で作動させる為には、図１３の様に圧力駆動スライド弁（３５）の中に圧力バイパス路２（４０）を設ける事により可能になります。  第四としての水中の圧力駆動装置の衝突保護の形状機能において、図１１の様に、減圧駆動で圧力駆動スライド弁（３５）がシリンダー部（２３）の内部に向かって進み、圧力駆動スライド弁（３５）に慣性力があったとしても、シリンダー部（２３）の端が圧力密閉構造になっている為に圧力駆動スライド弁（３５）とシリンダー部（２３）が衝突しにくい構造になります。図１１には、この圧力密閉構造と加減圧方向を９０度変える２種類の制動方法が共存しています。水中駆動装置に、この構造を使う事により水中の装置の耐久性を上げる事が出来ます。さらに、図１２の様に圧力検出口（３６）と圧力駆動スライド弁（３５）の停止の直前には、圧力検出口（３６）内の圧力が上がる為に、センサーにより圧力変化を検出して、圧力駆動スライド弁（３５）の位置検出が出来ます。  基本的には圧力源から送り出された流量で水中駆動装置の動作を知る事も出来ますが、より信頼性を高める為には本項上記の様な装置が必要になります。水中の装置のメンテナンスは非常に困難な為に、信頼性を上げる事が重要になります。本発明は、コンクリートの様な水の中で耐久性のある素材に形状機能を持たせて装置として使える長所があります。  本項上記の制御装置において駆動部が一方向に圧力が掛かり、摩擦が発生する構成が有りますが、次項の手法に���り摩擦は解消出来るものであります。
【００２０】  発電用タンク（１）の給排水弁の様な、水中の圧力差の強い部分を開閉するには特種な弁の構造が必要になります。その例として従来から使われているバタフライ弁は、広い流路が開閉出来て、開閉の摩擦の弊害が少ないものです。図１４のバタフライ弁（４１）は回転のピストンシリンダー構造で圧力回転駆動が出来る様に、バタフライ弁回転ピストン部（４２）を取付けたものです。図１５、図１６において、扇状弁（４４）の上部は流路開閉部であり、図面に点線で描かれた扇状弁（４４）の埋まっている部分は回転のピストンシリンダー構造になります。水位差の圧力は扇状弁回転軸（４５）が支えるので摩擦は回転軸部なり、バタフライ弁（４１）と同じになります。本項上記の２種類の弁は本発明の発電にとって有効な流路開閉装置でありますが、回転軸に摩擦力が発生していて、回転モーメントの原理で回転の摩擦が実用上は小さくなりますが、摩擦力は存在しています。  本項装置の目的は更なる潤滑流路開閉装置です。水中のスライド式の圧力弁駆動において、図１７の様に水圧差の強い環境でスライド弁隣接壁（４８）の開口を塞いでいるスライド弁（４７）には一方向に圧力が掛かっていて、摩擦力の影響でスライド弁（４７）を動かすには大きな力が必要になります。そこで図１８の様に、その摩擦力を減らす為に別の圧力出入路を作り、弁に掛かる圧力のベクトルを打ち消す様に順方向開口（５０）と逆方向水路開口（５１）を設けます。この事により、スライド弁（４７）に掛かる圧力のベクトルが均衡して、バランス圧力型スライド弁（４９）は圧力による摩擦の影響を受ける事無く開閉動作をする事が出来る様になります。図１９、図２０に示す様に、このバランス圧力型スライド弁（４９）と同様の開口形状がスライド弁隣接壁（４８）に配置されている事になります。すなわち、流路が多く存在する為に、図１８、図１９、図２０の様に、圧力入出力流路の配管はバランス圧力型スライド弁（４９）を囲む形になります。図１８のバランス圧力型スライド弁（４９）の開口形状であれば、弁の開閉途中でも圧力のベクトルはバランスしていて、駆動時の摩擦力を減らしバランス圧力型スライド弁（４９）の動きをスムーズにする事が出来ます。  本項発明の補足例１として図２１、図２２に示す様に、サイコロ形状の６面体スライド弁（５４）に隣接する相対側の２面を相対流路被開閉口（５５）として設定すると、相対流路被開閉口（５５）は６面体スライド弁（５４）が閉じている時は、圧力面が相対している為に６面体スライド弁（５４）に掛かる圧力のベクトルは均等化されています。６面体スライド弁（５４）はピストンシリンダーの圧力駆動構造を形成し駆動制御を行います。図２２は図２１の上部視であり流路の断面になります。本項目での６面体の弁構造は説明上の設定であり、他の形態でも弁に掛かる圧力を打ち消す構造であれば、代用できる形態は多く存在します。その弁構造の可能な形態として、多角形柱や円柱や特殊形の柱形状の柱方向のスライド弁、円柱や球体の回転弁が挙げられます。これらの形態に対し掛かる圧力のベクトルを均等化する事が本項の発明の趣旨になります。  本項上記の「特殊形の柱形状」とは２次元面でどのような形状であって���３次元方向に同形状で立体を構成するとピストンシリンダー構造を構成する事が出来ます。また、「柱方向のスライド」とは、柱を線とした場合の線が移動方向になります。  本項発明の補足例２として、本項前記のバタフライ弁（４１）や扇状弁（４４）の回転軸の摩擦部の間隙に圧力をかけて回転の摩擦の低減をする事で圧力のベクトルを均等化して、図１６の様に潤滑流路開閉装置を構成する事が出来ます。
【００２１】  水位変化の有る環境で本発明の発電用水源を作る場合の例として潮位差での水源確保が挙げられます。潮位差での水源確保において、高水位水源（５）は満潮時に水流を取り込み、高水位水源（５）の水位より潮位が下がった時点で閉門します。低水位水源（６）は干潮時に水流を排水し、低水位水源（６）の水位より潮位が上がった時点で閉門します。すなわち、低水位水源（６）は通常は潮位より低い水面になります。  水源の確保の維持費軽減の為には、僅かの水圧差で自然に開閉出来る水門の必要性があります。図２３、図２４、図２５、図２６、図２７に示す様に、水門回転軸部（５９）を軸として、水門閉水部（５８）と水門重量調整部（６０）が水中で重量バランスされていれば、僅かの水位差に反応して自然に開閉する水門を構成できます。図２５、図２６の様に、水流の取込側の水位が上がると水流が水門閉水部（５８）を押し倒して開門し、塞き止めたい側の水位が上がると水圧で水門閉水部（５８）を押して蓋をします。この水門は水門回転軸部（５９）の軸方向が水平でも垂直でも斜めでも構成が可能であります。この水門は水面の境界で動作させる事が出来ますが、水門閉水部（５８）の水上部に出ている部分は水中より重くなる為に重量バランスが崩れ水門閉水部（５８）が重くなりますが、水門の重心が水門重量調整部（６０）に偏っていれば、水門閉水部（５８）は水上部に出る傾向を設定出来ます。本項装置が全て水中であれは、重量バランスは崩れないので、より小さな水圧差で開閉動作する水門が構成出来ます。  本項発明の補足例１として、図２４の様に、水門重量調整部（６０）とシリンダー部（２３）をピストンシリンダー構造にして、圧力管（２２）を使った圧力制御により水門を開閉する事ができます。また、シリンダー部（２３）の圧力を開放状態にする事により、自然開閉の機能を持つ事が出来ます。さらに、ピストンシリンダー構造の圧力変化を検知すると、水上で水門の動作を知る事が可能になります。また、図２５、図２６において、微小高水位（６２）の下にある圧力管（２２）を微小低水位（６３）の水中に開放して、微小低水位（６３）の下にある圧力管（２２）を微小高水位（６２）の水中に開放すると、水門重量調整部（６０）に掛かる圧力差は水門の開閉方向の回転と一致する為に微小の水圧差の開閉を補助する事になります。  本項発明の補足例２としての図２８において、水門が水中の動作環境であり水門の材質の比重が水に近ければ、図２３の水門重量調整部（６０）を外しても、図２３と同様に僅かな水圧差に反応する弁になります。図２８は水中水門（６５）材質の比重が水中の液体よりも僅かに重い設定であり、水源境界壁（５６）両側の水圧差が無ければ、水門は自重で閉門します。また、開門方向の僅かの水圧差で開く事になります。水中水門（６５）の比重が水中の液体よりも僅かに軽い設定であれば、水中水門回転軸（６６）の取付け位置が上下を反転した状態で設置される構成なります。  閉門時には、水門閉水部（５８）と水源境界壁（５６）の衝突の瞬間に大きな衝撃が発生します。本発明前記の図１１の圧力駆動スライド弁（３５）の衝撃吸収の原理を用いて、図２９で示す様に、衝撃吸収部（６１）と圧力密封��突部（６７）によって水門が閉じる直前に空間を密閉する構造を作り閉門の衝突衝撃を小さくする事が出来ます。  本項の水門は潮位差を主体とする水源確保で説明してありますが、潮位差の水源確保に限定するものではありません。  本項の補足としての水門によって作る水源の確保において、潮位差発電の場合、高水位水源（５）の水位をさらに高くする手段として河川からの流入を利用する手法があります。また、本項で作る、低水位水源（６）は洪水の災害が予想される時に低水位水源（６）の最低水位を保つ様に準備しておく事で、河川の増水時の排水用の水源として利用出来ます。また、潮位差発電の水源は海水が巡回するために、海水中に含まれるバナジウム、チタン、ウランなどの希少金属の資源回収装置としての役割を果たす事も出来ます。また、海水の自然環境回復用の装置に応用出来る可能性など、併用活用にも多くの可能性が含まれています。
【００２２】  本項装置の目的は自然環境などで、充分な水位差の在る水源を得られない場合水源をより効率的に節約活用する事であります。図３０における、高水位差水源の確保が出来る環境が有る時は最高水位水源（６８）と最低水位水源（７１）を確保します。低水位差の環境しかない場合も高水位水源（６９）と低水位水源（７０）を確保します。そして、タンク内の最高水位水域（７６）以下の給水を最高水位水源（６８）にして、最低水位水域（７９）以上の排水を最低水位水源（７１）にする。高水位水域（７７）以下の給水を高水位水源（６９）にして、低水位水域（７８）以上の排水を低水位水源（７０）にします。これにより、高水位差の水源を節約出来ますが、これは水源を節約する手法であり、多段水源式タンク（８０）が効率的な発電をする為のものではありません。  本発明の内容を総合的に運用して行くには、当然の事ながら人による制御は無理があります。給排水弁、給排気弁、タービン、その他の駆動制御やセンサー情報や環境情報などを総合的に管理するには、電子制御装置が必要になります。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００２３】  図１、図２は二つの水位差の水源が在るところに、発電用タンク（１）上部は高水位水源（５）の水面高さに設置し、発電用タンク（１）下部は低水位水源（６）の水面より低い位置に設置します。発電用タンク（１）の高水位水源（５）側の水中に給水弁（３）を設置し、低水位水源（６）側の水中に排水弁（４）を設置します。そして発電用タンク（１）の上部に発電用エアータービン（２）を配置します。  補足例１の図３は、満水で減圧状態の発電用タンク（８）と減水で加圧状態の発電用タンク（９）の排気口の間に発電用エアータービン（２）を配置します。  補足例３の図４、図５において、上流河川（１５）から水量を取り込み、河川取込槽排水用水門（１９）で排水します。この水位変化環境に、河川発電用タンク（２０）は水位変化の上下範囲を超えるサイズで設置されます。
【実施例２】
【００２４】  図６、図７の制御用加圧タンク（２７）と制御用減圧タンク（２８）は発電用タンク（１）の発電用エアータービン（２）から給排気弁（２５）に変更されます。シリンダー部（２３）から圧力管（２２）を給排気弁（２５）に配管します。  補足例１の図８は、増圧用満水タンク（２９）の水中と増圧用減水タンク（３０）の水中を配管してタンク間水路（３１）を作りタンク間水路弁（３２）を設けます。これを一組として給気と排気が逆の給排気弁（２５）を配管し、２組を連結します。
【実施例３】
【００２５】  図６、図７、図９、図１０、図１１、図１２、図１３の圧力管（２２）の水面の位置に水面維持タンク（２６）を配置します。
【実施例４】
【００２６】  図９、図１０の圧力駆動スライド弁（３５）の検出位置で、圧力検出口（３６）と圧力検出穴（３４）が重なるように構成する。  図１１の圧力駆動スライド弁（３５）の静止位置で圧力入出口（３７）を塞ぐ様に設置する。  図１１のリンダー部（２３）と圧力駆動スライド弁（３５）は衝突の直前に圧力の抜け道のない形状を構成する。  図１２の圧力検出口（３６）と圧力駆動スライド弁（３５）は衝突直前に密閉空間を作る様に構成する。その圧力検出口（３６）は圧力検出管（３８）によりセンサーに配管される。  図１２、図１３の圧力駆動スライド弁（３５）を静止させたい位置で圧力バイパス路１（３９）と圧力バイパス路２（４０）の配置によりシリンダー部（２３）の内部圧力が抜ける様に構成する。
【実施例５】
【００２７】  図１８は、バランス圧力型スライド弁（４９）に、順方向水路開口（５０）と、その上下位置に１／２の断面積で逆方向水路開口（５１）を均等に配置します。  図１９、図２０は、バランス圧力型スライド弁（４９）と同形状の水路開口がスライド弁隣接壁（４８）に構成されます。  図２１、図２２は、相対流路被開閉口（５５）が６面体スライド弁（５４）の相対する面に隣接配置され、６面体スライド弁（５４）の移動で流路を開閉するように構成されます。
【実施例６】
【００２８】  図２３、図２４、図２５、図２６、図２７は、水門閉水部（５８）と水門重量調整部（６０）が水門回転軸部（５９）で重量バランスされます。  図２４において、シリンダー部（２３）に圧力管（２２）もしくは圧力検出管（３８）を配管し、水門重量調整部（６０）とシリンダー部（２３）でピストンシリンダー構造を形成します。  図２８は、水門閉水部（５８）を海水もしくは水の比重と近い材料で構成し、図２３の水門重量調整部（６０）を省略します。
【実施例７】
【００２９】  図３０の多段水源式タンク（８０）は、最高水位水源（６８）を最高水位水源用給水弁（７２）で給水して、高水位水源（６９）を高水位水源用給水弁（７３）で給水します。低水位水源（７０）には低水位水源用排水弁（７４）で排水して、最低水位水源（７１）には最低水位水源用排水弁（７５）で排水します。
【発明の効果】
【００３０】  新しい発電方法で自然エネルギー利用の拡大が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】発電用タンクを用いた給水時の発電の原理図
【図２】発電用タンクを用いた排水時の発電の原理図
【図３】発電用タンク２基を連動させた発電の原理図
【図４】河川で水位変化を発生させる装置の見取図
【図５】河川取込槽の水位変化で発電する装置の原理図
【図６】加圧タンクの水中駆動制御の原理図
【図７】減圧タンクの水中駆動制御の原理図
【図８】増圧タンクの２連１組を２連結した、増圧装置の原理図
【図９】水中駆動体の位置未検出時の位置センサーの原理図
【図１０】水中駆動体の位置検出時の位置センサーの原理図
【図１１】水中駆動体の押し込み方向のリミッターの原理図１
【図１２】水中駆動体の押し出し方向のリミッターの原理図
【図１３】水中駆動体の押し込み方向のリミッターの原理図２
【図１４】圧力駆動用バタフライ弁の見取図
【図１５】圧力駆動用扇形弁の見取図
【図１６】圧力駆動用扇形弁の駆動原理図
【図１７】スライド弁が圧力で開かない状態の図
【図１８】バランス圧力型スライド弁の水流図
【図１９】バランス圧力型スライド弁開放時の水流の図
【図２０】バランス圧力型スライド弁閉鎖時の圧力の図
【図２１】６面体バランス圧力型スライド弁の動作原理の見取り図
【図２２】６面体バランス圧力型スライド弁の上部視断面図
【図２３】バランス重量水門の見取図
【図２４】バランス重量水門の原理図
【図２５】バランス重量水門の開門の原理図
【図２６】バランス重量水門の閉門の原理図
【図２７】バランス重量水門と水圧差境界壁の見取図  手前の水門閉水部側壁（６４）は透視化されています。
【図２８】図２３の重量調整部を省略した弁の見取図
【図２９】閉門時の衝撃吸収部の見取り図
【図３０】多段水位水源の水位図
【符号の説明】
【００３２】１    、発電用タンク２    、発電用エアータービン３    、給水弁４    、排水弁５    、高水位水源６    、低水位水源７    、タンク内水位８    、満水で減圧状態の発電用タンク９    、減水で加圧状態の発電用タンク１０  、タンク内低水位１１  、タンク内高水位１２  、給排気口１３  、河川急流部１４  、上流河川取込用水門１５  、上流河川１６  、河川取込槽１７  、河川取込槽満水時水位１８  、下流河川１９  、河川取込槽排水用水門２０  、河川発電用タンク２１  、上流河川からの水流の取込みイメージの矢印２２  、圧力管２３  、シリンダー部２４  、ピストン構造駆動部２５  、給排気弁２６  、水面維持タンク２７  、制御用加圧タンク２８  、制御用減圧タンク２９  、増圧用満水タンク３０  、増圧用減水タンク３１  、タンク間水路３２  、タンク間水路弁３３  、加圧修了時水位３４  、圧力検出穴３５  、圧力駆動スライド弁３６  、圧力検出口３７  、圧力入出口３８  、圧力検出管３９  、圧力バイパス路１４０  、圧力バイパス路２４１  、バタフライ弁４２  、バタフライ弁回転ピストン部４３  、バタフライ弁回転軸４４  、扇状弁４５  、扇状弁回転軸４６  、回転軸支持部４７  、スライド弁４８  、スライド弁隣接壁４９  、バランス圧力型スライド弁５０  、順方向水路開口５１  、逆方向水路開口５２  、水路入口５３  、水路出口５４  、６面体スライド弁５５  、相対流路被開閉口５６  、水源境界壁５７  、水流方向矢印５８  、水門閉水部５９  、水門回転軸部６０  、水門重量調整部６１  、衝撃吸収部６２  、微小高水位６３  、微小低水位６４  、水門閉水部側壁６５  、水中水門６６  、水中水門回転軸６７  、圧力密封用突部６８  、最高水位水源６９  、高水位水源７０  、低水位水源７１  、最低水位水源７２  、最高水位水源用給水弁７３  、高水位水源用給水弁７４  、低水位水源用排水弁７５  、最低水位水源用排水弁７６  、最高水位水域７７  、高水位水域７８  、低水位水域７９  、最低水位水域８０  、多段水源式タンク
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006307818.tif 000001
【図２】
2006307818.tif 000002
【図３】
2006307818.tif 000003
【図４】
2006307818.tif 000004
【図５】
2006307818.tif 000005
【図６】
2006307818.tif 000006
【図７】
2006307818.tif 000007
【図８】
2006307818.tif 000008
【図９】
2006307818.tif 000009
【図１０】
2006307818.tif 000010
【図１１】
2006307818.tif 000011
【図１２】
2006307818.tif 000012
【図１３】
2006307818.tif 000013
【図１４】
2006307818.tif 000014
【図１５】
2006307818.tif 000015
【図１６】
2006307818.tif 000016
【図１７】
2006307818.tif 000017
【図１８】
2006307818.tif 000018
【図１９】
2006307818.tif 000019
【図２０】
2006307818.tif 000020
【図２１】
2006307818.tif 000021
【図２２】
2006307818.tif 000022
【図２３】
2006307818.tif 000023
【図２４】
2006307818.tif 000024
【図２５】
2006307818.tif 000025
【図２６】
2006307818.tif 000026
【図２７】
2006307818.tif 000027
【図２８】
2006307818.tif 000028
【図２９】
2006307818.tif 000029
【図３０】
2006307818.tif 000030